Microbes in Human Welfare

দুধ থেকে দই প্রস্তুতি হলো মানব ইতিহাসে উপকারি অণুজীব ব্যবহারের প্রাচীনতম এবং সবচেয়ে জনপ্রিয় উদাহরণ। এই প্রক্রিয়ায় প্রধান ভূমিকা পালন করে ল্যাকটিক অ্যাসিড ব্যাকটিরিয়া (LAB), যার অন্তর্গত প্রধান প্রজাতিগুলি হলো Lactobacillus acidophilus, Lactococcus lactis এবং Streptococcus thermophilus।

কুসুম-কুসুম গরম দুধে (প্রায় ৩৭°C থেকে ৪০°C তাপমাত্রায়) সামান্য পরিমাণ পূর্বে তৈরি টাটকা দই স্টার্টার বা ইনোকুলাম (Inoculum) হিসেবে যোগ করা হয়, যার মধ্যে লক্ষ লক্ষ সক্রিয় LAB কোষ উপস্থিত থাকে। এই ব্যাকটিরিয়াগুলি দুধের প্রধান শর্করা ল্যাকটোজকে সন্ধান প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ল্যাকটিক অ্যাসিডে রূপান্তরিত করে:

উৎপন্ন ল্যাকটিক অ্যাসিড দুধের pH হ্রাস করে আম্লিক পরিবেশ সৃষ্টি করে। এর ফলে দুধের প্রধান প্রোটিন কেসিন (Casein) জমাট বাঁধে (Coagulation) এবং আংশিক পরিপাক ঘটে, যা তরল দুধকে আধা-কঠিন সুস্বাদু দইয়ে পরিণত করে। এছাড়া LAB দইয়ের মধ্যে প্রচুর পরিমাণে ভিটামিন B12 (সায়ানোকোবালামিন) সংশ্লেষ করে এর পুষ্টিগুণ বহুগুণ বৃদ্ধি করে। মানবদেহের পাকস্থলী ও অন্ত্রে এই ব্যাকটিরিয়াগুলি ক্ষতিকারক রোগ সৃষ্টিকারী অণুজীবের বৃদ্ধি ও বংশবিস্তার প্রতিরোধ করে সুস্থ প্রোবায়োটিক পরিবেশ বজায় রাখে।

ইডলি ও দোসা তৈরির জন্য চাল ও বিউলির ডালের মিশ্রণকে দীর্ঘক্ষণ রেখে দিলে তা প্রাকৃতিকভাবে ফুলে ওঠে। এই গাঁজন প্রক্রিয়াটি বায়ুমণ্ডলীয় ব্যাকটিরিয়া Leuconostoc mesenteroides এবং Streptococcus faecalis দ্বারা ঘটে। সন্ধান প্রক্রিয়ায় প্রচুর পরিমাণে কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO2) গ্যাস উৎপন্ন হয়ে মিশ্রণের ভেতর আটকে পড়ে, যার ফলে খাদ্যবস্তুটি নরম ও ছিদ্রযুক্ত স্পঞ্জের মতো আকার ধারণ করে।

বাণিজ্যিকভাবে পাউরুটি তৈরিতে ব্যবহৃত হয় বেকার্স ইস্ট (Baker's Yeast), যা এককোষী ছত্রাক Saccharomyces cerevisiae। ইস্টের জাইমেজ উৎসেচক আটার শর্করাকে ভেঙে ইথাইল অ্যালকোহল ও CO2 তৈরি করে। উত্তপ্ত ওভেনে বেকিংয়ের সময় অ্যালকোহল বাষ্পীভূত হয় এবং CO2 গ্যাস বেরিয়ে যাওয়ার সময় পাউরুটির গায়ে অসংখ্য ক্ষুদ্র ছিদ্র তৈরি করে একে অত্যন্ত নরম ও হালকা করে তোলে।

দক্ষিণ ভারতের কিছু অঞ্চলে তাল ও পাম গাছের মিষ্টি রসকে প্রাকৃতিক অণুজীব দ্বারা সন্ধান ঘটিয়ে তৈরি করা হয় সুস্বাদু ঐতিহ্যবাহী পানীয় তাড়ি (Toddy)।

পনির হলো অন্যতম প্রাচীন দুগ্ধজাত খাদ্য। বিভিন্ন প্রকার পনিরের গঠন, স্বাদ ও সুবাস সম্পূর্ণ নির্ভর করে নির্দিষ্ট অণুজীবের ব্যবহারের ওপর:

শিল্পক্ষেত্রে বিশাল আয়তনের স্টেইনলেস স্টিলের তৈরি পাত্রে অণুজীবের বৃদ্ধি ঘটানো হয়, যেগুলিকে বায়োরিয়েক্টর বা ফার্মেন্টার (Fermentor) বলা হয় (এগুলির ধারণক্ষমতা ১,০০০ থেকে ৫,০০,০০০ লিটার পর্যন্ত হতে পারে)।

অ্যালকোহলযুক্ত পানীয় উৎপাদনে ব্রুয়ার্স ইস্ট (Brewer's Yeast) অর্থাৎ Saccharomyces cerevisiae ব্যবহৃত হয়। কাঁচামাল এবং পাতন (Distillation) প্রক্রিয়ার ওপর ভিত্তি করে পানীয়গুলিকে দুটি প্রধান শ্রেণিতে ভাগ করা হয়:

• অপাতিত পানীয় (Undistilled Beverages): বিয়ার (Beer) (বার্লি ও খাদ্যশস্যের সন্ধান থেকে প্রাপ্ত, অ্যালকোহল প্রায় ৩–৬%) এবং ওয়াইন (Wine) (আঙুরের রসের সন্ধান থেকে প্রাপ্ত, অ্যালকোহল প্রায় ৯–১৪%)। এগুলি পাতন ছাড়াই সরাসরি প্রস্তুত হয়।
• পাতিত পানীয় (Distilled Beverages): হুইস্কি (Whisky), ব্র্যান্ডি (Brandy) এবং রাম (Rum) (চিটাগুড়ের সন্ধান থেকে প্রাপ্ত)। সন্ধানজাত তরলকে আংশিক পাতন করে অ্যালকোহলের ঘনত্ব ৪০–৫৫%-এ উন্নীত করা হয়।

অ্যান্টিবায়োটিক হলো এমন কিছু রাসায়নিক পদার্থ যা নির্দিষ্ট কিছু অণুজীব দ্বারা অতি সূক্ষ্ম মাত্রায় ক্ষরিত হয়ে অন্যান্য ক্ষতিকারক জীবাণুকে ধ্বংস (Bactericidal) করে অথবা তাদের বৃদ্ধি স্তব্ধ (Bacteriostatic) করে দেয়।

বিশ্বের প্রথম অ্যান্টিবায়োটিক পেনিসিলিন (Penicillin) ১৯২৮ সালে স্কটিশ বিজ্ঞানী আলেকজান্ডার ফ্লেমিং (Alexander Fleming) আকস্মিকভাবে আবিষ্কার করেন। তিনি Staphylococcus aureus ব্যাকটিরিয়ার কালচার প্লেটে লক্ষ্য করেন যে একটি দূষিত ছত্রাকের কলোনির চারপাশে ব্যাকটিরিয়ার বৃদ্ধি স্তব্ধ হয়ে গেছে। তিনি ছত্রাকটিকে Penicillium notatum হিসেবে শনাক্ত করেন এবং ক্ষরিত রসটির নাম দেন পেনিসিলিন।

পরবর্তীকালে হাওয়ার্ড ফ্লোরে (Howard Florey) এবং আর্নস্ট চেইন (Ernst Chain) পেনিসিলিনকে বিশুদ্ধ ও কার্যকর ওষুধ হিসেবে প্রস্তুত করেন, যা দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধে আহত লক্ষ লক্ষ সৈনিকের প্রাণ বাঁচিয়েছিল। এই অবিস্মরণীয় অবদানের জন্য ১৯৪৫ সালে ফ্লেমিং, ফ্লোরে ও চেইন যৌথভাবে চিকিৎসাবিজ্ঞানে নোবেল পুরস্কার লাভ করেন।

শিল্প জৈবপ্রযুক্তিতে অণুজীব দ্বারা বহুবিধ মূল্যবান রাসায়নিক পদার্থ সংশ্লেষিত হয়:

শহর ও নগরের নিকাশী নালা দিয়ে প্রবাহিত দৈনন্দিন বর্জ্যজলকে পয়ঃপ্রণালী বর্জ্য বা সুয়েজ (Sewage) বলা হয়। এর মূল উপাদানের মধ্যে রয়েছে মানুষের মলমূত্র, রান্নাবান্না ও স্নানের বর্জ্য, ক্ষতিকর রাসায়নিক এবং কোটি কোটি সংক্রামক রোগ সৃষ্টিকারী প্যাথোজেন। এই অপরিচ্ছন্ন জল সরাসরি প্রাকৃতিক জলাশয় বা নদীতে মিশলে জলজ প্রাণীর ব্যাপক মৃত্যু ঘটে এবং কলেরা ও টাইফয়েডের মতো মহামারীর সৃষ্টি হয়।

অতএব, নদী বা হ্রদে ফেলার পূর্বে এই বর্জ্যজলকে পয়ঃপ্রণালী শোধনাগার বা সুয়েজ ট্রিটমেন্ট প্ল্যান্ট (STP)-এ পর্যায়ক্রমিক ভৌত ও জৈবিক পদ্ধতিতে শোধন করা হয়।

প্রাথমিক শোধনে কোনো অণুজীবের ভূমিকা নেই; এটি সম্পূর্ণভাবে যান্ত্রিক ও ভৌত পৃথকীকরণ:

• পর্যায়ক্রমিক পরিস্রাবণ (Filtration): তারের জালির সাহায্যে জলে ভাসমান বড় আবর্জনা যেমন প্লাস্টিক, পলিথিন, কাপড় ও গাছের ডালপালা আটকে অপসারণ করা হয়।
• বালি-পাথর থিতানো (Sedimentation): এরপর জলকে গ্রিট চেম্বারে স্থির রাখলে বালি, কাঁকর ও ভারী মাটির কণা নীচে থিতিয়ে পড়ে, যাকে প্রাথমিক স্লাজ (Primary Sludge) বলে। ওপরের তরলটিকে বলা হয় প্রাথমিক নির্গত তরল (Primary Effluent)।

প্রাথমিক নির্গত তরলকে বৃহৎ বায়বীয় প্রকোষ্ঠে (Aeration Tank) পাম্প করা হয়। এখানে জলকে অনবরত যান্ত্রিকভাবে আলোড়িত করা হয় এবং সংকুচিত বাতাস পাম্প করা হয়। এই অক্সিজেনের উপস্থিতিতে বায়বীয় ব্যাকটিরিয়া ও ছত্রাকের মেলবন্ধনে জালের মতো ঘন পুঞ্জীভবন তৈরি হয়, যাদের ফ্লক (Flocs) বলা হয়।

এই ফ্লকগুলি বৃদ্ধির সাথে সাথে বর্জ্যজলে দ্রবীভূত জৈব বস্তুকে দ্রুত জারিত করে ভক্ষণ করতে থাকে। এর ফলে জলের জৈব রাসায়নিক অক্সিজেনের চাহিদা বা বিওডি (BOD) লক্ষণীয়ভাবে হ্রাস পায়:

সূচকীয় নিয়ম: জলে যত বেশি জৈব দূষক থাকবে, BOD তত বেশি হবে এবং জল তত বেশি দূষিত হবে। অপরিশোধিত সুয়েজের BOD থাকে ৩০০–৬০০ mg/L, যা শোধনের পর নেমে আসে ১০–১৫ mg/L-এর নীচে।

BOD যথেষ্ট কমে গেলে জলকে থিতানো ট্যাঙ্কে (Settling Tank) পাঠানো হয়। এখানে ফ্লকগুলি মাধ্যাকর্ষণের টানে নীচে থিতিয়ে পড়ে। এই তলানিকে সক্রিয় স্লাজ (Activated Sludge) বলা হয়।

• সক্রিয় স্লাজের একটি সামান্য অংশ (৫–১০%) ইনোকুলাম হিসেবে পুনরায় বায়বীয় প্রকোষ্ঠে পাম্প করা হয়।
• বাকি সিংহভাগ সক্রিয় স্লাজকে বায়ুরোধী অবায়বীয় স্লাজ ডাইজেস্টারে (Anaerobic Sludge Digester) পাঠানো হয়।

এখানে অবায়বীয় ব্যাকটিরিয়া ফ্লকের জৈব দেহাবশেষকে পরিপাক করে মিথেন (CH4), কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO2) এবং হাইড্রোজেন সালফাইড (H2S) গ্যাসের মিশ্রণ তৈরি করে, যাকে বায়োগ্যাস বলে। পরিশোধিত স্বচ্ছ জলকে এরপর গঙ্গা বা যমুনার মতো নদীতে নিরাপদে ফেলা হয় (যেমন: ভারত সরকারের

বায়োগ্যাস (বা গোবর গ্যাস) হলো বিভিন্ন গ্যাসের একটি জ্বলনযোগ্য মিশ্রণ যা অবায়বীয় পরিবেশে সেলুলোজযুক্ত বর্জ্য ও গোবরের সন্ধানজাত পচনের মাধ্যমে উৎপন্ন হয়। এর গ্যাসীয় উপাদানগুলি নিম্নরূপ:

সেলুলোজযুক্ত জৈব বস্তুর অবায়বীয় বিশ্লিষ্টকরণের মাধ্যমে মিথেন গ্যাস উৎপাদনকারী ব্যাকটিরিয়াদের সমষ্টিগতভাবে মিথেনোজেন (Methanogens) বলে। এর প্রধান উদাহরণ হলো Methanobacterium। এই ব্যাকটিরিয়াগুলি অবায়বীয় জলাভূমি, অবায়বীয় স্লাজ এবং রোমন্থক স্তন্যপায়ী প্রাণীদের (গরু, মোষ) পাকস্থলীর প্রথম প্রকোষ্ঠ রুমেন (Rumen)-এ বাস করে।

গরু-মোষের প্রধান খাদ্য ঘাস ও খড়ে প্রচুর সেলুলোজ থাকে। রুমেনের ভেতর থাকা মিথেনোজেন ব্যাকটিরিয়া সেলুলোজ হজমে সাহায্য করে। ফলে গবাদি পশুর মলে (গোবর বা Gobar) প্রচুর পরিমাণে জীবিত মিথেনোজেন ব্যাকটিরিয়া উপস্থিত থাকে, যা বায়োগ্যাস উৎপাদনের আদর্শ কাঁচামাল হিসেবে কাজ করে।

ভারতে বায়োগ্যাস প্রযুক্তি মূলত IARI (Indian Agricultural Research Institute) এবং KVIC (Khadi and Village Industries Commission)-এর যৌথ প্রচেষ্টায় উদ্ভাবিত হয়েছে। একটি আদর্শ ভাসমান গ্যাস হোল্ডারযুক্ত বায়োগ্যাস প্ল্যান্টের মূল অংশগুলি হলো:

• মিশ্রণ ট্যাঙ্ক ও প্রবেশ পথ (Inlet): এখানে গোবর ও জলকে ১:১ অনুপাতে মিশিয়ে তরল স্লারি (Slurry) তৈরি করা হয়, যা ঢালু পাইপ দিয়ে মাটির নীচে থাকা ডাইজেস্টারে প্রবেশ করে।
• ডাইজেস্টার ট্যাঙ্ক (Digester Tank): মাটির নীচে প্রায় ১০ থেকে ১৫ ফুট গভীর ইট ও সিমেন্ট দিয়ে তৈরি একটি নিশ্ছিদ্র অবায়বীয় চেম্বার। এখানে মিথেনোজেন ব্যাকটিরিয়া গোবরের অবায়বীয় পচন ঘটায়।
• ভাসমান গ্যাস ধারক (Floating Gas Holder): ডাইজেস্টারের ওপরে একটি উল্টানো স্টিলের ড্রাম বসানো থাকে। গ্যাস উৎপন্ন হওয়ার সাথে সাথে ড্রামটি গ্যাসচাপে ওপরের দিকে উঠে যায়।
• গ্যাস নির্গম নল (Gas Outlet): ড্রামের ওপরে একটি গ্যাস পাইপ ও ভালভ থাকে, যার মাধ্যমে গ্যাস রান্নার চুলায় বা বাতিতে সরবরাহ করা হয়।
• নিষ্কাশন ট্যাঙ্ক (Outlet for Spent Slurry): ব্যবহৃত অবশেষ স্লারি পাশের একটি চেম্বারে জমা হয়। এই নিষ্কাশিত তলানি নাইট্রোজেন (N) ও ফসফরাস (P) সমৃদ্ধ উৎকৃষ্ট দুর্গন্ধহীন জৈবসার হিসেবে কৃষিজমিতে ব্যবহৃত হয়।

কৃষিকাজে বিষাক্ত রাসায়নিক কীটনাশক ও আগাছানাশকের অতিরিক্ত প্রয়োগ খাদ্যশৃঙ্খলে জৈব বিবর্ধন (Biomagnification) ঘটায়, মাটির উপকারী অণুজীব ও পরাগায়নকারী মৌমাছিকে ধ্বংস করে এবং ক্ষতিকারক কীটদের মধ্যে কীটনাশক-প্রতিরোধী জিন তৈরি করে।

এর বিকল্প হিসেবে প্রাকৃতিক শিকারী প্রাণী বা পরজীবী অণুজীবের সাহায্যে ক্ষতিকারক কীটপতঙ্গ ও উদ্ভিদের রোগ দমন করার পরিবেশবান্ধব বিজ্ঞানসম্মত পদ্ধতিকে জৈব-নিয়ন্ত্রণ (Biological Control / Biocontrol) বলা হয়।

পাঠ্যক্রমভুক্ত প্রধান জৈব-নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার তুলনামূলক রূপরেখা:

রাসায়নিক ইউরিয়া ও সুপারফসফেটের অতিব্যবহারে মাটির গঠন ও উর্বরতা নষ্ট হওয়ায় বর্তমানে পরিবেশবান্ধব জৈবকৃষি (Organic Farming)-র প্রসার ঘটছে। জৈবকৃষির মূল ভিত্তি হলো জৈবসার (Biofertilizers)।

জৈবসারের সংজ্ঞা: যেসব জীব বা জীবদেহের সক্রিয় উপাদান মাটির পুষ্টিগুণ (বিশেষত নাইট্রোজেন ও ফসফরাস) প্রাকৃতিকভাবে সমৃদ্ধ করতে ব্যবহৃত হয়, তাদের জৈবসার বলে। এর প্রধান উৎস হলো ব্যাকটিরিয়া, ছত্রাক ও সায়ানোব্যাকটিরিয়া।

• মিথোজীবী ব্যাকটিরিয়া (Rhizobium): শিম্বীগোত্রীয় উদ্ভিদের (মটর, ছোলা, মুসুর) মূলে অর্বুদ (Root nodules) তৈরি করে বাস করে। লেগহিমোগ্লোবিন রঞ্জকের উপস্থিতিতে এরা নাইট্রোজিনেজ উৎসেচক দ্বারা বায়ুর N2 সংবন্ধন করে সরাসরি উদ্ভিদে সরবরাহ করে। অশিম্বী উদ্ভিদে Frankia নামক অ্যাক্টিনোমাইসিটিস অর্বুদ তৈরি করে।
• মুক্তজীবী ব্যাকটিরিয়া: কোনো অর্বুদ গঠন না করে মাটিতে স্বাধীনভাবে বাস করে নাইট্রোজেন সংবন্ধন করে; যেমন বায়বীয় ব্যাকটিরিয়া Azotobacter এবং প্রান্তিক বায়বীয় ব্যাকটিরিয়া Azospirillum (যা ভুট্টা ও আখের শিকড়ে যুক্ত থাকে)।

উচ্চশ্রেণির উদ্ভিদের মূলের সাথে কিছু ছত্রাকের পারস্পরিক মিথোজীবী সহাবস্থানকে মাইকোরাইজা বলে। এর প্রধান উদাহরণ হলো Glomus গণের ছত্রাক (Vesicular-Arbuscular Mycorrhiza / VAM)।

গাছের জন্য মাইকোরাইজার অপরিহার্য উপকারিতা:

• ফসফরাস শোষণ: মাটির বন্ধ্যা ও অদ্রবণীয় ফসফেটকে দ্রবীভূত করে শোষণ করে এবং গাছে পৌঁছে দেয়।
• রোগ প্রতিরোধ: মূলের চারপাশে আবরণ তৈরি করে শিকড় আক্রমণকারী ক্ষতিকারক ছত্রাক ও কৃমির সংক্রমণ প্রতিহত করে।
• প্রতিকূলতা সহনশীলতা: মাটির লবণাক্ততা ও তীব্র খরা সহনশীলতা বহুগুণ বাড়িয়ে দেয়।

সায়ানোব্যাকটিরিয়া হলো স্বভোজী সালোকসংশ্লেষকারী প্রোক্যারিয়ট। এদের দেহে হেটারোসিস্ট (Heterocyst) নামক বিশেষ বায়ুহীন কোষে নাইট্রোজিনেজ উৎসেচক থাকে যা বায়ুর নাইট্রোজেন সংবন্ধন করে:

• প্রধান মুক্তজীবী গণ: Anabaena, Nostoc, Oscillatoria। এরা জলমগ্ন ধানখেতে প্রধান প্রাকৃতিক জৈবসার হিসেবে কাজ করে মাটির উর্বরতা বৃদ্ধি করে।
• Azolla-Anabaena মিথোজীবিত্ব: ক্ষুদ্র জলজ ফার্ন Azolla pinnata-র পাতার গহ্বরে মিথোজীবী সায়ানোব্যাকটিরিয়া Anabaena azollae বাস করে। ধানখেতে অ্যাজোলার চাষ করলে বা সবুজ সার (Green manure) হিসেবে মাটিতে মেশালে
  ৫. কৃষিভিত্তিক জৈবসারের শ্রেণিবিন্যাস ও তুলনামূলক তালিকা

  জৈবসারের বিভাগ	প্রধান অণুজীবের নাম	কৃষিগত কার্যকারিতা ও লক্ষ্য ফসল
  মিথোজীবী নাইট্রোজেন সংবন্ধনকারী	Rhizobium (শিম্বী উদ্ভিদে), Frankia (অশিম্বী উদ্ভিদে)	লেগহিমোগ্লোবিনযুক্ত মূলের অর্বুদে বায়ুমণ্ডলের N2-কে অ্যামোনিয়ায় রূপান্তর করে সরাসরি উদ্ভিদে জোগায়।
  মুক্তজীবী নাইট্রোজেন সংবন্ধনকারী	Azotobacter (বায়বীয়), Azospirillum (শিকড় সংলগ্ন)	মাটির নাইট্রোজেন সমৃদ্ধ করে অ-শিম্বী শস্য যেমন ভুট্টা, জোয়ার ও আখের ফলন বাড়ায়।
  মাইকোরাইজা ছত্রাক (VAM)	Glomus প্রজাতি	মাটির অদ্রবণীয় ফসফরাস শোষণ, শিকড়ের রোগ প্রতিরোধ এবং লবণাক্ততা ও তীব্র খরা সহনশীলতা বৃদ্ধি।
  স্বভোজী সায়ানোব্যাকটিরিয়া	Anabaena, Nostoc, Anabaena azollae (অ্যাজোলা সহ)	হেটারোসিস্টের মাধ্যমে N2 সংবন্ধন; জলমগ্ন ধানখেতের প্রধান প্রাকৃতিক জৈবসার।

  প্রতি হেক্টরে ৩০–৪০ কেজি পর্যন্ত নাইট্রোজেন যুক্ত হয়।